I dispositivi di sicurezza attiva dei veicoli industriali: moderni ausili per una guida sicura in condizioni ordinate e di emergenza

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1 ISTITUTO SUPERIORE DI SANITÀ DIPARTIMENTO AMBIENTE E CONNESSA PREVENZIONE PRIMARIA REPARTO AMBIENTE E TRAUMI OSSERVATORIO NAZIONALE AMBIENTE E TRAUMI (ONAT) Pietro Marturano I dispositivi di sicurezza attiva dei veicoli industriali: moderni ausili per una guida sicura in condizioni ordinate e di emergenza [2007] Pubblicato in Salute e Sicurezza Stradale: l'onda Lunga del Trauma, a cura di Franco Taggi e Pietro Marturano, C.A.F.I. Editore, Roma, 2007, pp L ONAT/ISS ringrazia C.A.F.I. Editore ( che ha generosamente messo a disposizione il presente articolo per una sua maggiore diffusione ai fini della ricerca e della prevenzione. Il contenuto di questa pubblicazione può essere utilizzato citando la fonte nel modo seguente: Pietro Marturano, I dispositivi di sicurezza attiva dei veicoli industriali: moderni ausili per una guida sicura in condizioni ordinate e di emergenza, in Salute e Sicurezza Stradale: l'onda Lunga del Trauma, a cura di Franco Taggi e Pietro Marturano, C.A.F.I. Editore, Roma, 2007, pp

2 ...DURANTE I dispositivi di sicurezza attiva dei veicoli stradali: moderni ausili per una guida sicura in condizioni ordinarie e di emergenza di Pietro Marturano Abstract Negli ultimi anni i progressi effettuati dalla tecnologia, gli sforzi effettuati dalle case automobilistiche e la sensibilità del legislatore sui temi della sicurezza, hanno consentito un grosso passo avanti nel settore sicurezza stradale, in particolare nella sicurezza attiva e passiva dei veicoli. Nel presente capitolo si cercherà di esporre brevemente i principali dispositivi di sicurezza attiva (installazione obbligatoria e non) valutandone l efficacia nel campo puramente tecnico (componente veicolo ) e dal punto di vista del conducente (componente uomo ). In definitiva, si può concludere affermando che il miglior dispositivo di sicurezza attiva non si trova sul veicolo ma nel comportamento prudente e difensivo del conducente. PAROLE CHIAVE: Dispositivo di sicurezza attiva (DSA), ABS, ESP, ASR, EBD, ABC, BAS, ACC, beccheggio, rollio, imbardata, spazio di frenata, spazio di arresto. Premessa Un grosso aiuto al guidatore, sia in situazioni di marcia ordinaria che in situazioni di emergenza, può essere fornito dallo stesso veicolo e dai dispositivi di sicurezza attiva (1) installati a bordo. Questi sistemi di ausilio, spesso quasi completamente basati sull elettronica, assistono l utente durante la guida migliorando concretamente la sicurezza di marcia. Come vedremo meglio nel prossimo capitolo, studi specifici e molto approfonditi sugli incidenti stradali consentono di affermare che il ruolo della componente veicolo nel sistema UAV (Uomo Ambiente Veicolo), come causa o concausa degli incidenti, è molto bassa. Questo è anche dovuto al livello elevatissimo di sicurezza attiva e passiva raggiunto dai veicoli stradali. In questo capitolo vogliamo descrivere brevemente tutti quei dispositivi di sicurezza attiva (di serie e non) ormai installati e funzionanti su quasi tutti i nuovi veicoli in commercio. 1 I dispositivi o sistemi di sicurezza attiva riducono la possibilità che l incidente si verifichi, riducendo di fatto la probabilità stessa che l incidente si verifichi ed agendo in modo palese o latente al guidatore, a seconda del tipo di dispositivo. Questi differiscono dai sistemi o dispositivi di protezione passiva, che invece riducono la gravità dei traumi o dei danni in genere, una volta che l incidente è avvenuto. Utilizzando quindi un criterio puramente cronologico connesso con l evento incidente, potremmo definire primari i dispositivi attivi e secondari quelli passivi. 251

3 Salute e sicurezza stradale: l onda lunga del trauma La sicurezza attiva dei veicoli stradali e i principali dispositivi di sicurezza La sicurezza attiva intesa come il complesso delle garanzie disponibili sul veicolo affinché sia completamente evitata o ridotta una situazione di pericolo, è affidata a tutti quei dispositivi che, in modo più o meno appariscente, si interpongono tra l utente ed il veicolo, consentendo di correggere errate manovre del conducente, oppure di sfruttare al massimo le opportunità offerte dalle leggi della fisica e le potenzialità offerte dal mezzo. In breve potremmo dire che i dispositivi di sicurezza attiva sono i migliori alleati della prudenza del guidatore. Nella tecnica automobilistica, per sicurezza attiva si intende: sicurezza di marcia, come il risultato di un progetto armonico del telaio del veicolo (passaruote, sospensioni, organi dello sterzo, impianto frenante) tale da garantire il comportamento dinamico ottimale del veicolo; sicurezza delle condizioni di guida, come la riduzione dei fattori di sollecitazione fisiologica sul conducente e sui passeggeri. In fase di progettazione e costruzione del veicolo, vengono ridotte al minimo le condizioni che provocano rumori, vibrazioni, riflessi di luce e correnti d aria che potrebbero avere qualche influsso negativo sul conducente; sicurezza percettiva, accorgimenti per la garanzia della corretta percezione da parte del conducente della strada, dei segnali, dei pericoli, compresi i dispositivi di illuminazione, di allarme acustico/ottico, sistemi per la migliore visibilità, specchietti retrovisori e quant altro; sicurezza di comando, ovvero ergonomia del posto di guida (comodità del sedile e della collocazione della strumentazione, facile intelligibilità della strumentazione, rispetto delle misure antropometriche). Sistemi che consentono, anche curando la facilità di accesso al posto guida, un basso affaticamento del guidatore e, quindi, una più alta sicurezza in fase di guida, specialmente nei lunghi percorsi. Al fine di elevare il più possibile i livelli di sicurezza attiva dei veicoli, negli ultimi anni sono stati introdotti alcuni specifici dispositivi, più o meno noti agli utenti. Nel seguito del paragrafo si darà una breve descrizione dei principali dispositivi di sicurezza attiva (DSA) usualmente installati sulle moderne autovetture. ABS (Antilock Braking System) L ABS è sicuramente il più noto e il più diffuso dispositivo di sicurezza attiva installato a bordo veicolo. L ABS è un sistema antibloccaggio delle ruote dei veicoli, ovvero è un dispositivo automatico di regolazione dell impianto di frenatura che, entrando in funzione durante la frenata, evita il bloccaggio delle ruote (per 252

4 ...DURANTE eccesso di forza frenante applicata) e quindi garantisce sterzabilità (2) e stabilità dinamica al veicolo. Con l intervento dell ABS (3) il veicolo frena ma le sue ruote continuano a rotolare al limite di aderenza con la strada (in quelle particolari situazioni meteorologiche ed ambientali) riducendo, di fatto, gli spazi di frenata e di arresto (4). In pratica, l ABS, nel momento in cui i suoi sensori si accorgono che le ruote stanno per bloccarsi, interviene attivamente sulla pressione dell impianto frenante (per mezzo di un attuatore) solo per qualche decimo di secondo, consentendo alla ruota di tornare nel campo dell aderenza (5). I componenti essenziali dell ABS sono: il gruppo idraulico, i sensori (6) del numero di giri delle ruote, la centralina elettronica per l elaborazione dei segnali nonché 2 Nel moto di un veicolo stradale, la sterzabilità, cioè la capacità del veicolo di seguire la traiettoria impostata dalla direzione delle ruote, è garantita solo se le ruote stesse (anteriori) sono in condizioni di aderenza e cioè ruotano e non slittano sulla strada. Con le ruote bloccate quindi, il veicolo non può più essere governato dal guidatore. 3 Quando, in fase di frenata a fondo, interviene l ABS, è possibile avvertire una forte vibrazione del pedale del freno ed uno strano rumore di fondo. Ciò è assolutamente normale, ed è dovuto al funzionamento stesso del dispositivo che, in modo molto rapido effettua delle variazioni molto repentine di pressione nel circuito oleodinamico dell impianto frenante. Ciò non deve portare il guidatore ad allentare la pressione sul pedale del freno, dovrebbe invece consentirgli di capire che la velocità a cui conduceva il veicolo, in quella particolare situazione, è eccessiva e che pertanto è bene moderarla, per non rischiare di ritrovarsi in una situazione di pericolo. Un altra sensazione che si può avvertire quando l ABS entra in funzione è quella di sentire il pedale del freno affondare rapidamente, con la conseguente impressione che il veicolo non stia più frenando o stia frenando molto poco. Si tratta in questo caso solo di una spiacevole sensazione psicologica dovuta al fatto che l impianto frenante sembra aver perso pressione e quindi efficacia (mentre, invece, è l ABS che in quel momento sta modulando la giusta pressione da esercitare sul freno, togliendoci la possibilità di gestirla maualmente). In altre parole i nostri sensi si aspetterebbero una risposta più dura del pedale del freno con una diretta proporzionalità tra durezza della risposta del pedale ed efficienza della frenata, ma come sappiamo, non è così (v. nota n.5). 4 Lo spazio di frenata è lo spazio percorso dal veicolo dal momento in cui si preme il pedale del freno al momento in cui il veicolo si arresta e dipende fondamentalmente dall efficienza dell impianto frenante e dalla velocità del veicolo. Lo spazio di arresto è invece lo spazio percorso dal veicolo dal momento in cui si percepisce il pericolo al momento in cui il veicolo si arresta. Lo spazio di arresto è pari alla somma dello spazio di reazione (che dipende dalla reattività del conducente, dal suo stato psico-fisico e dalla velocità del veicolo) e dello spazio di frenata. 5 In estrema sintesi, il principio fisico per cui con l intervento dell ABS gli spazi di frenata sono generalmente inferiori è il seguente: l aderenza ruota-strada è maggiore in caso di aderenza (condizione statica) ovvero se non c è scorrimento (slittamento del pneumatico sulla strada). Ne consegue che la forza scaricabile a terra è maggiore in caso di aderenza, con conseguente frenata più efficiente. In altre parole, con l intervento dell ABS, è come se, durante la frenata ci fossero a distanza di tempo di pochi decimi o centesimi di secondo, dei continui stop and go del veicolo, con conseguente maggiore dispendio energetico che si trasforma in una maggiore efficienza della frenatura. 6 I sensori sono dei dispositivi che monitorizzano determinare grandezze fisiche o chimiche convertendole in impulsi elettrici (che successivamente possono essere utilizzati dalla centralina elettronica per gestire i componenti del motore, dell impianto frenante, ecc. per riportare il veicolo nelle condizioni volute). I sensori possono essere elettrici, magnetici, meccanici o a fibre ottiche (un piccolo raggio di luce, per esempio, emesso da una fibra ottica può rilevare il numero di giri di una ruota). 253

5 Salute e sicurezza stradale: l onda lunga del trauma per il comando degli attuatori (7) del gruppo idraulico (per modulare automaticamente la frenata) e le spie di segnalazione. L intervento dell ABS è molto utile nella quasi totalità delle condizioni del fondo stradale e specialmente in caso di pioggia o asfalto scivoloso. Solo un pilota esperto potrebbe fare meglio, modulando con sapienza la pressione sul pedale del freno. L unico caso in cui il dispositivo mostra dei limiti sembra essere con fondo fortemente innevato (lo spazio di frenata, in questo caso, risulta essere, lievemente superiore, poiché la neve che si accumula davanti al pneumatico bloccato, determina maggiori attriti tali da consentire un arresto in tempi minori). Qualche problema, inoltre, si evidenzia con fondi completamente ghiacciati. L ABS, infatti, funzionando, in questo caso praticamente in continuazione e non facendo mai bloccare le ruote, finirebbe col non consentire mai il completo arresto di veicolo. Dove possibile, quindi, in questi casi è meglio disattivare il dispositivo ed affidarsi - più che in altre condizioni ad un comportamento di guida estremamente prudente e difensivo, mantenendo velocità e accelerazioni molto ridotte, con frenate dolci e progressive. EBD (Electronic Brake Distribution) Questo sistema è un ripartitore di frenata che, specialmente in curva, dove il rischio di imbardata è maggiore, riduce la forza frenante sul retrotreno (e comunque sulle ruote più scariche) evitandone il bloccaggio. L EDB in genere viene montato su vetture dotate di ABS, rappresentandone un utile ed efficace elemento di completamento. E noto che nelle fasi di frenata, il carico sulle ruote subisce forti squilibri [anche per effetto dei fenomeni di rollio e beccheggio che vedremo meglio più avanti (v. note n.12 e 13)] a seguito dei quali il veicolo si piega scaricando maggiori forze sull una o sull altra ruota ovvero su un lato piuttosto che sull altro. In alcuni casi questo può provocare il bloccaggio delle ruote posteriori che, essendo meno caricate (per effetto del beccheggio), hanno una minore aderenza con la strada, con conseguente perdita di governabilità del veicolo e rischio di imbardata o addirittura testa-coda (v. nota 11). L EDB quindi, monitorata la distribuzione di carico e la sua variazione per mezzo 7 Nella tecnica automobilistica in genere, per attuatori si intende il meccanismo di interfaccia tra l elaborazione elettrica dei segnali (es. provenienti dai sensori) ed il processo meccanico di trasformazione. Gli attuatori convertono segnali di bassissima energia (recanti però importanti informazioni utili per le regolazioni dei parametri del motore) in segnali di alta potenza ed in una forma di energia atta e sufficiente ad influenzare un dato processo (es. diminuire la potenza erogata da un motore agendo sugli iniettori o aumentare la pressione in un circuito oleodinamico di frenatura per ridurre gli spazi di frenata). Gli attuatori sono quindi dei convertitori di segnali (amplificatori) che sfruttano il principio fisico della conversione tra diverse forme di energia (elettrica, magnetica, meccanica, termica). Gli attuatori possono essere di tipo elettromeccanico o fluidomeccanico. Il sistema di sensori ed attuatori costituisce l interfaccia periferica tra il veicolo e le sue funzioni fondamentali di trazione, frenatura, assetto e la centralina elettronica (digitale) che lavora da CPU (central processing unit). 254

6 ...DURANTE dei sensori, segnala alla centralina elettronica digitale la situazione che, a sua volta, comanda, per mezzo degli attuatori, la variazione da effettuare nella pressione dei vari rami del circuito frenante al fine di garantire le migliori condizioni di frenatura su ogni singola ruota. Ricordiamo infine che quasi tutte le autovetture oggi in commercio sono dotate di un ripartitore di frenata più o meno raffinato, in genere si tratta di sistema anche solo meccanico che riduce la pressione nel circuito frenante sui freni posteriori. Un sistema molto meno sofisticato rispetto all elettronica dell EDB, ma in ogni caso efficiente. BAS (Brake Assistant System) Il BAS o BDC (Brake Dynamic Control) o PBC (Panic Brake Control) o anche HBA (Hydraulischer Brems Assistent) è un dispositivo di sicurezza attiva montato sull impianto frenante del veicolo che entra in azione solo in caso di frenate d emergenza e improvvise, qualora il pedale del freno venga premuto molto rapidamente ma senza la necessaria pressione per attivare l ABS. In tal caso il BAS attiva repentinamente l innalzamento automatico della pressione fino all entrata in funzione dell ABS su tutte le ruote, garantendo così una migliore azione frenante. In pratica questo sistema, interpretando le intenzioni del conducente e riconoscendo la situazione di pericolo, fa si che la frenata di emergenza sia la più efficace possibile. ESP (Electronic Stability Program) Questo dispositivo interviene in presenza di un accenno di sbandamento laterale del veicolo (imbardata) cioè in caso di movimenti di sovrasterzo o di sottosterzo (8) consentendo al veicolo di mantenere la corretta traiettoria impostata dal guidatore e quindi, di non uscire fuori strada. Il programma elettronico di stabilità (ESP) (9) è un sistema di regolazione e con- 8 Si definisce sovrasterzo la situazione in cui la parte posteriore del veicolo perde aderenza e slitta verso l esterno con la conseguenza che l anteriore del veicolo punta verso il centro della curva (ovvero il veicolo curva troppo rispetto alla traiettoria corretta). In genere le autovetture a trazione posteriore sono più soggette a questo tipo di instabilità. Al contrario, nel sottosterzo, l anteriore del veicolo tende verso l esterno (derapa verso l esterno sulle ruote anteriori, ovvero il veicolo sterza meno rispetto alla traiettoria ideale impostata dal guidatore). In genere le autovetture a trazione anteriore sono più soggette a questo tipo di instabilità. In genere, il sovrasterzo è considerato più pericoloso del sottosterzo, in ogni caso entrambe sono situazioni che, se eccessive, possono creare una situazione di reale pericolo, difficilmente gestibili da guidatori poco esperti (occorrerebbe effettuare delle manovre di correzione non spontanee ed immediate, come ad esempio il controsterzo in caso di sovrasterzo). In ogni caso, per scongiurare la possibilità di ritrovarsi in una situazione difficilmente gestibile e comunque di pericolo (a meno che non ci si trovi su una pista) e senza contare sull intervento automatico dell ESP che può correggere eventuali errori di impostazione, con un inserimento in curva a velocità idonea e comunque moderata, sia il sottosterzo che il sovrasterzo, in genere, non si verificano (morale: è meglio prevenire la situazione di rischio rispetto a doverla correggere, sia in modo manuale, con la bravura del guidatore, che in modo automatico con l ESP). 9 Questo sistema di sicurezza possiede svariate denominazioni e diversi acronimi, anche in funzione del costruttore o della casa automobilistica che lo monta sui propri veicoli. L ESP viene anche identificato come: DSC (Dinamic Stability Control), VDCS (Vehicle Dynamic Control System), PSM 255

7 Salute e sicurezza stradale: l onda lunga del trauma trollo della dinamica di marcia già presente su molti autoveicoli in commercio. E un dispositivo di sicurezza, integrato nell impianto di frenatura e di trasmissione, che impedisce l imbardata e la conseguente perdita di stabilità, garantendo la governabilità del veicolo. L ESP (10) migliora la sicurezza di guida globale del veicolo in quanto: migliora la stabilità di marcia e tenuta di strada in condizioni ordinarie e di emergenza (forti frenate improvvise, accelerazioni e trazioni inappropiate, spostamenti instabilizzanti del carico); migliora la sicurezza attiva anche in condizioni dinamiche trasversali critiche come forze laterali improvvise impresse al veicolo (es. colpi di vento o spinte dovute ad altri veicoli); migliora la stabilità di marcia anche in presenza di manovre di sterzatura estreme o reazioni di panico del conducente (con drastica riduzione della probabilità di testa-coda (11) ); migliora in genere la tenuta di strada del veicolo e rende il comportamento dello stesso più prevedibile da parte del guidatore aumentandone la guidabilità; migliora lo sfruttamento delle caratteristiche di trazione e potenza del veicolo in relazione alle varie situazioni ambientali possibili (strada asciutta e pulita, fondo bagnato, innevato, ecc.). In definitiva, l ESP governa e gestisce al meglio, al fine di garantire le migliori condizioni di sicurezza, i tre gradi di libertà che il veicolo: beccheggio (12), rollio (13) e imbardata (14). (Porsche Stability Management), VSC (Vehicle Stability Control), VDC (Vehicle Dynamic Control), AHBS (Active Handling Brake System), EDS (Electronic Dynamics System), CSC (Corner Stability Control). 10 I componenti fondamentali dell ESP sono: sensori del numero di giri delle ruote, sensori di pressione sugli ammortizzatori, sensore dell angolo del volante, sensore della velocità d imbardata, sensore di accelerazione trasversale, modulatore della pressione nell impianto frenante e nelle sospensioni, centralina di gestione del motore e della potenza erogata, sensori dell angolo di deriva dei pneumatici, dell angolo di sterzata e dello slittamento dei pneumatici. 11 In caso di forte imbardata, con competa perdita di aderenza, il veicolo ruota su se stesso finendo con il posteriore (coda) che prende il posto dell anteriore (testa), così che il veicolo si ritrova in brevissimo tempo in direzione opposta a quella che stava seguendo prima dello sbandamento, da cui il termine testa-coda. 12 Il beccheggio è il movimento in senso longitudinale (attorno all asse trasversale) del veicolo sugli ammortizzatori (smorzato dalle sospensioni) e che avviene in fase di frenata (si abbassa l avantreno e si alza il retrotreno) ed in fase di accelerazione (dove, al contrario, l avantreno si alza e il retrotreno si abbassa). Particolari tipi di sospensioni idonee a ridurre questo fenomeno sono dette anti-dive per l avantreno e anti-squat per il retrotreno. 13 il rollio è il movimento in senso trasversale (attorno all asse longitudinale) del veicolo sugli ammortizzatori (smorzato dalle sospensioni) e che avviene quando il veicolo affronta una curva. Sia il rollio che il beccheggio possono destabilizzare il veicolo se eccessivi, portando allo sbandamento ed alla perdita di controllo da parte del conducente. Per questo motivo vengono progettate delle sospensioni che per le autovetture di serie sono un giusto compromesso tra esigenze di comfort e di sicurezza. Per un autoveicolo medio l angolo di rollio in curva può raggiungere valori massimi attorno ai 4-5, mentre per veicolo da competizione, dotato di ABC, si può arrivare a Perdita di controllo del veicolo da parte del conducente per sbandamento laterale, senza ribaltamento, con possibililità di testa-coda. 256

8 ...DURANTE ASR (Anti Schlupf Regierung) Anche noto come TCS (Traction Control System) o ASC (Automatic Stability Control) dei quali rappresenta comunque la versione più moderna e tecnologicamente avanzata, è un sistema di regolazione e controllo dello slittamento delle ruote in fase di accelerazione che, analogamente all omologo sistema per il controllo della frenatura (ABS), consente di governare al meglio la trazione in fase di partenza (ma anche in fase di crociera), in funzione delle condizioni del fondo stradale. In caso di bisogno, l attivazione dell ASR (15) impedisce lo slittamento dei pneumatici regolando al meglio la forza (e la coppia) trasmessa dalle ruote alla strada riducendo l erogazione di potenza del motore intervenendo sull impianto di alimentazione o di accensione. Così facendo, l ASR svolge un duplice compito: da un lato aumenta la forza di trazione trasmissibile, dall altro garantisce stabilità al veicolo consentendogli di non sbandare. L installazione sul veicolo di ABS-EBD, ESP e ASR costituisce un sistema completo ed integrato di sicurezza attiva, garantendo un livello di sicurezza generale molto elevato. ABC (Active Body Control) E un sistema di sospensioni attive in grado di regolare dinamicamente l assetto del veicolo con velocità di intervento dell ordine di 1/100 di secondo. Questo dispositivo garantisce un ottimale stabilità del veicolo. Di fatto potremmo definirlo come una barra stabilizzatrice virtuale, in quanto provvede ad irrigidire l assetto del veicolo, ma solo quando è necessario, non influenzando negativamente la comodità (comfort) per guidatore e passeggeri in condizioni di marcia ordinaria. L impianto è composto da una decina di sensori accelerometrici trasversali e longitudinali simili a quelli utilizzati nell ESP che monitorizzano e governano l assetto del veicolo, gestendo l attivazione di un sistema coassiale alle molle degli ammortizzatori al fine di generare spinte e controspinte di bilanciamento. Per il suo funzionamento l ABC utilizza una pompa ad alta pressione (200 bar), in grado anche di smorzare le vibrazioni superiori ad una determinata frequenza (5-6 Hz). Nella pratica, l ABC è utile per evitare il ribaltamento del veicolo in curva per effetto della forza centrifuga, nel caso la curva sia stata impostata ad una velocità eccessiva. 15 Analogamente agli altri dispositivi di sicurezza, anche l ASR è costituito dai seguenti componenti fondamentali: sensore del numero di giri delle ruote, gruppo idraulico di regolazione dell impianto frenante, centralina elettronica di controllo e gestione. L ASR inoltre, per gestire l accelerazione del veicolo e delle ruote, ha inoltre anche un collegamento diretto con l impianto di iniezione del motore. 257

9 Salute e sicurezza stradale: l onda lunga del trauma Sistemi ACC (Adaptive Cruise Control) In realtà i sistemi ACC non possono essere specificatamente catalogati come sistemi di sicurezza attiva in quanto a rigore sono solo sistemi di ausilio alla guida. Per completezza citiamo anche questa tipologia di dispositivi, in particolare per le sue possibili evoluzioni nel campo della sicurezza. I sistemi ACC sono sensori radar di grande portata, regolatori automatici di velocità con o senza riconoscimento del veicolo che precede, anche per consentire il mantenimento della distanza di sicurezza dal veicolo che precede. Questi sistemi hanno sempre la possibilità di essere liberamente inseriti o disinseriti dall utente e funzionano in genere a velocità superiori a 30 Km/h. Praticamente sono costituiti da un elemento emittente e da un gruppo di antenne riceventi le onde riflesse. Una lente in materiale plastico permette di concentrare le radiazioni trasmesse rispetto all asse del veicolo (orizzontalmente in un angolo di circa 5 e verticalmente di circa 1,5 ). Sintetizzando, potremmo definire questo tipo di sistemi come sistemi di adattamento automatico della velocità, in quanto permettono un controllo automatico del veicolo adattandone la velocità in modo dinamico e interattivo, in funzione delle condizioni di traffico e della circolazione. E importante comunque precisare che il sistema è progettato per frenature automatiche ma non violente e non di emergenza (in questo caso, infatti, il sistema potrebbe rivelarsi pericoloso per i tamponamenti a catena) (16) e come valido aiuto per il conducente nelle manovre banali e ripetitive come ad esempio il mantenimento di una data velocità in condizioni di traffico intenso o incolonnamenti di veicoli. Brusche manovre di emergenza o forti frenate improvvise per la comparsa repentina di ostacoli, dovranno in ogni caso prevedere l intervento del conducente. In definitiva, pur offrendo tali apparecchiature un valido supporto per la guida, il conducente non deve sentirsi sollevato dalla sue responsabilità per la conduzione corretta e sicura del veicolo in ogni circostanza. Al guidatore spettano ancora, di diritto, le decisioni più complesse e delicate, in particolare le manovre di sterzata. Per concludere, ricordiamo sempre che: l unico dispositivo di sicurezza che non deve mai essere disinserito è la prudenza. Anche nel campo dei sistemi di visibilità totale e percezione automatica, sono stati fatti enormi progressi, sebbene questi dispositivi non hanno avuto ancora una grande diffusione. La capacità del veicolo di rendere al guidatore una visibilità ottimale della strada a 360 e di percepire in tempo utile l ambiente circostante (comprese eventuali situazioni di pericolo) è una grande conquista, in particolar modo, in caso di condizioni psico-fisiche non perfette (17). 16 Proprio per questo motivo il sistema è pensato e realizzato esclusivamente per l ambiente extraurbano. 17 Purtroppo, queste circostanze si sono rivelate essere una percentuale assai considerevole come deter- 258

10 ...DURANTE Spesso basta solo una frazione di secondo per determinare un incidente, o per evitarlo (18). Secondo alcuni studi scientifici, circa il 60% dei tamponamenti ed oltre il 30% degli scontri frontali potrebbero essere evitati se solo il conducente riuscisse a reagire con mezzo secondo di anticipo. Per quanto riguarda poi le collisioni in presenza di intersezioni a raso, è stato stimato dai ricercatori che un incidente su due potrebbe essere evitato con tempi di reazione più veloci. Queste brevi considerazioni portarono gli studiosi, verso la fine degli anni 80 a ipotizzare un veicolo altamente automatizzato ed elettronicamente assistito (progetto Prometheus ). Anche se il livello di conoscenze non permetteva allora di realizzare l idea, oggi sarebbe tecnicamente possibile, con gli attuali sensori ad alta sensibilità e le moderne centraline elettroniche digitali o microcomputer. Sarebbe ora possibile costruire veicoli dotati di sensori in grado di percepire l ambiente circostante e le situazioni contingenti in cui il veicolo viene a trovarsi, in quanto tali sensori intelligenti percepiscono e trasmettono i dati alla centralina elettronica, che a sua volta suggerisce o fa eseguire autonomamente le manovre necessarie in una frazione di secondo, molto prima di quanto potrebbe fare il più bravo ed il più reattivo dei conducenti (v. nota n.18). Un analisi basata sui dati statistici effettuata in Germania ha dimostrato che in ambiente extraurbano oltre un incidente su tre avviene mentre si cambia corsia di marcia ovvero in caso di abbandono involontario della propria corsia di marcia. In questi casi, possono venire in aiuto i sistemi automatici che da una parte esplorano le zone d ombra (parte di strada non visibile a chi guida) e dall altra consentono al veicolo di rimanere nella propria corsia. Un altra percentuale importante di collisioni o tamponamenti (30-34%) si potrebbero evitare con l uso di sistemi automatici anticollisione, con riduzione della velocità gestita dalla centralina o con azione di frenatura comandata dal computer di bordo. In ogni caso, essendo la valutazione complessiva della situazione in cui si trova il veicolo una circostanza piuttosto complessa e molto variabile, potrebbe essere gestita solo con una fitta rete di sensori e con un unità centrale di elaborazione (CPU) che possa elaborare ed interpretare correttamente ogni possibile situazione. Tali sistemi, pur se del tutto fattibili allo stato attuale, sono ancora in fase di studio. In ogni caso, nella loro variante più semplice, questi sistemi sono già installati su alcuni autoveicoli in commercio come sensori per il parcheggio o in fase di retromarcia (sensori a ultrasuoni inseriti nel paraurti che, a distanze ravvicinate dall ostacolo emettono un segnale ottico/sonoro), per rendere visibile le zone che usualmente non rientrano nel campo visivo del guidatore (19). minante di incidenti stradali. Ad oggi si stima che circa il 50% degli incidenti e dei morti sia dovuto alle condizioni psico-fisiche non perfette del guidatore (alcol, droghe, farmaci, stanchezza, ecc.). 18 Ricordiamo che i tempi medi di reazione di un conducente, in perfette condizioni psico-fisiche vanno da un secondo a un secondo e mezzo (v. nota n.4). A titolo di esempio, un veicolo a 50 km/h (18 m/s) nel tempo di reazione percorre tra i 18 ai 27 metri, e a 100 km/h (36 m/s) tra 36 e 54 metri. 19 Questo tipo di dispositivo è stato molto apprezzato dall utenza tanto che in alcuni modelli di veicoli in produzione è già diventato parte dell equipaggiamento di serie. Una futura evoluzione di questo sistema potrà essere l applicazione di videosensori. Con una sofi- 259

11 Salute e sicurezza stradale: l onda lunga del trauma Nel campo dei sensori per una visibilità totale, sono già stati realizzati alcuni sistemi di assistenza alla guida. Alcuni concepiti solo per segnalare all utente la situazione di pericolo e altri, più sofisticati, addirittura per eseguire automaticamente manovre correttive. Per la visibilità sulle lunghe distanze (al contrario dei sensori di parcheggio, che lavorano solo per distanze molto modeste) sono già impiegati sistemi ACC con sensori LRR (Long Range Radar) (20) e portata di circa 120 metri. In questi sistemi evoluti, il lobo radar esplora lo spazio davanti al veicolo con la possibilità di rilevare ostacoli oppure valuta la distanza dal veicolo che precede. L informazione proveniente dall ACC viene poi utilizzata o per avvisare il conducente o per mantenere automaticamente la distanza di sicurezza dal veicolo che precede. Per finire citiamo anche i così detti fari intelligenti che, riuscendo a capire la conformazione della strada davanti al veicolo, modificano automaticamente la direzione del fascio di luce emesso dai proiettori (anabbagliante o abbagliante) seguendo l andamento plano-altimetrico della strada. Meritano un cenno anche quei sistemi che nessun manuale ha mai trattato come dispositivi di sicurezza attiva, mentre, a parere dello scrivente, anche i comuni dispositivi tipo il tergicristallo (o tergi-lavavetro), il lunotto termico, gli specchietti retrovisori riscaldabili e simili, potrebbero essere considerati come tali (21). A prima vista potrebbero sembrare accessori di poco conto o semplici optional senza i quali il veicolo potrebbe circolare ugualmente mentre, senza addentrarci troppo nel merito o nella disquisizione tecnico-scientifica su cosa è possibile definire DSA (22), si pensi alla seguente situazione: in fase di sorpasso ad un autotreno di 14 metri, con pioggia scrosciante e vetri appannati, alla velocità di circa 40 m/s (110 Km/h) e magari anche in curva, in concomitanza con il mancato funzionamento dell impianto tergicristallo e con entrambe le spazzole bloccate diagonalmente sul parabrezza. Sarebbe un esperienza affatto sgradevole e certamente pericolosa. sticata analisi delle immagini da parte di un microcomputer a bordo del veicolo, l utente avrà a disposizione un campo visivo praticamente completo. La videocamera anteriore potrà essere utilizzata non solo per misurare la distanza da un oggetto ma anche per identificarlo. A partire da questo stadio di evoluzione, nel prossimo futuro si possono ipotizzare funzioni automatiche tipo il riconoscimento di corsia con relativo avviso in caso di fuoriuscita, ovvero, sistemi di riconoscimento automatico dei segnali stradali. Un altra possibile applicazione dei videosensori è quella relativa al miglioramento della visione notturna. 20 Questo tipo di sensori radar utilizza una frequenza di GHz. 21 In modo del tutto analogo, i poggiatesta potrebbero essere considerati dispositivi di sicurezza passiva. 22 In effetti, anche lo stesso impianto frenante dei veicoli potrebbe essere considerato un DSA, infatti, per definizione, anche questo è un dispositivo che agendo, evita o riduce la possibilità che l incidente si verifichi (e chi si sognerebbe, in questo caso di affermare il contrario?). 260

12 ...DURANTE Cosa dire poi, di un lunotto termico o di uno specchietto retrovisore riscaldabile? Avere la possibilità di vedere cosa succede alle nostre spalle, non vi sembra una condizione irrinunciabile anche durante una semplice manovra di sorpasso o di svolta a destra? Per concludere quindi, anche piccoli dispositivi apparentemente di second ordine, in determinate occasioni possono risultare determinanti, magari evitando un grave incidente. Conclusioni Di tutti i dispositivi di sicurezza attiva che l industria automobilistica mette oggi a disposizione, in questa sintetica rassegna si è cercato di spiegare il funzionamento e l utilità solo dei più noti e dei più diffusi. Probabilmente gran parte degli utenti non ha completamente percepito l importante evoluzione della sicurezza dei nuovi veicoli, ovvero la percepisce in modo distorto guidando in modo poco prudente affidandosi in modo cieco e totale a questi dispositivi. L attuale tecnologia, la ricerca e le nuove normative, negli ultimi anni hanno fatto tanto, e forse ancora di più si potrà fare in futuro, ma di una cosa possiamo essere assolutamente sicuri: il miglior dispositivo di sicurezza attiva è, e sarà sempre, la prudenza nella guida (almeno fino a quando sarà l uomo a condurre il veicolo). D altronde, come fare a fidarsi di un dispositivo che per quanto perfetto, evoluto e testato è pur sempre un componente elettronico come quelli che costituiscono ne più ne meno il nostro personal computer. A chi non è mai capitato un blocco totale del calcolatore? Peccato che sugli autoveicoli non esiste il tasto per il riavvio... Bibliografia essenziale [01] Prontuario dell Autoveicolo, Bosch, Ed. Hoepli, 2 edizione. [02] Pietro Marturano, Lezioni di Fisica dell Autoveicolo e Sicurezza Stradale, Appunti del corso per esaminatori e addetti ai controlli tecnici, Ministero dei trasporti,